2014 Fiscal Year Annual Research Report
地震動集合の有する情報量を用いて不確実な状況での信頼性を考慮した設計入力波合成法
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24360177
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
本田 利器 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (60301248)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 崇 山梨大学, 総合研究部, 助教 (30637989)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 耐震設計 / 情報エントロピー / 入力地震動 / 不確実性 / Jensen Shannon エントロピー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地震動の集合の有する情報を評価するためには，それぞれの地震動の特性の差異を精度良く評価する必要がある．そのため，本研究では，特徴指標の値の違いだけではなく，特徴指標の値を求める際に用いる非線形系の構造パラメタにばらつきを与えることで得られる指標値のばらつきも考慮することとしている．平成26年度は，この指標の妥当性についての検討を継続した．特に，複雑な構造系を対象とした場合の指標については検討が必要であることが明らかになっているため，その検討を行った．
波形合成手法については，地震動を代表する波を複数化する手法を開発する．
地震は集合を情報エントロピー等に基づいてクラスタ化し，クラスタ別の代表波を合成する手法について検討した．Jensen-Shannonエントロピーの導入により，計算を安定化することにより，効率的な計算が可能となった．
地震動集合を代表する波形の合成手法の開発を継続すると共に，その適用範囲について検討した．平成25年度までの検討により，地震動集合に含まれる地震波の数が，合成される設計用地震動の信頼性に影響を与えること及びその影響を定量的に評価できることが明らかになっているため、この点に関しての検討を行った。ただし，大偏差原理に基づき，Sanovの定理等を用いることで定量化される信頼性についての検討では，精度がばらつくことが明らかになった．
情報エントロピーに基づく地震動集合の設定と，その集合を代表する波形の合成手法を連携させて，本研究の開発目標である地震動合成手法の枠組みを構築する．実際の設計条件に基づき合成された地震動から，設計地震動に与える影響について定量的に検討し，提案手法のロバスト性を検証した．非線形挙動等の設計で要求される性能に合わせた適用手法について概ね確認できた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度，課題となった計算量や計算の不安定性については，KLダイバージェンスに替えてJSダイバージェンスを導入して，安定化を図ることで大幅に改善され，また，その適用性（解析精度）への影響も確認されたことにより，概ね解決されたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度（最終年度）には，提案手法の運用法についての検討を継続するともに，より大きい不確実性への対応を考慮した設計地震動の合成手法についての検討を行う．新しい（厳しい）設計条件が提示されるといったような不確実性への適応西欧を検証する．
不確実性の大きさを確率的にモデル化できない場合，確率論的なアプローチだけでは適切な解を得ることができないが，提案手法は，確率的な情報を捨象しても，情報量に基づいて解を得ることができる．そのメリットを利用して，合理的な解を提示する手法を提案するための検討を行う．
昨年度に導入したJSダイバージェンスによる安定的なクラスタ分類の有効性検証のため，多自由度非線形系の分類についての検討を進める．震源パラメタに加え，多自由度構造系の非線形挙動のパラメタの不確実性などについて感度分析を実施し，特別に大きい外力が作用する場合の影響について，情報量の観点から定量的な整理し，提案手法の適用性を検証する．
また，クラスタ分類の手法と，従来から行っている学習としての波形合成の手法を統合することで，近年，導入が議論されている危機耐性の概念に基づく耐震設計に適用可能な具体的な波形合成手法を提案する．特に，危機耐性といういわば想定外の事象に対する耐震性能を確保するという要求に対応するための地震動の設定方法を具体的に検討する．また，このような検討を通して，提案手法が，現行の耐震設計と両立可能であることを示す．そして，その結果に基づき，現在の耐震設計の枠組みを補足する形で運用する方法論を提示する．
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| Causes of Carryover |
消耗品の一部が想定より安い価格で購入できたから．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主に記憶媒体等の購入に補填する予定である．
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